Методичні вказівки до курсового проекту по Електропостачанню в сільському господарстві

Міністерство аграрної політики України

Таврійська державна агротехнічна академія

Кафедра«Електропостачання сільського господарства»

Електропостачання сільського

господарства

Методичні вказівки до курсового проекту

для студентів за спеціальністю 6.091.901

Мелітополь – 2004

УДК 621.3.002

Методичні вказівки розробили: к.т.н., доцент Мунтян В.О.,

к.т.н., доцент  Коваленко О.І., ст. викладач Галкіна Г.М.

Методичні вказівки розглянуті на засіданні кафедри  ЕСГ.

Протокол № 7 від " 26 " лютого 2004 р.

Методичні вказівки рекомендовані методичною комісією

факультету Енергетики сільськогосподарського виробництва.

Протокол № 5 від " 18 " березня 2004 р.

Рецензент к.т.н., доцент кафедри “Енергетики”

Таврійська державна агротехнічна академія І.П. Назаренко.

Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни “Електропостачання сільського господарства” В.О. Мунтян, О.І. Коваленко, Г.М. Галкіна

Мелітополь , 2004 р. – 40 с. 8 іл. 15 таб.

ЗМІСТ

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ .............................................................................. 4

1. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА ВВОДАХ ДО СПОЖИВАЧІВ 7

2. ВИЗНАЧЕННЯ МІСЦЯ РОЗМІЩЕННЯ СПОЖИВЧИХ ТРАНСФОРМАТОРНИХ ПІДСТАНЦІЙ .......................................................................... 8

3. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ 0,38 кВ ........ 9

4. ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ТА КІЛЬКОСТІ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ                                                                                          10

5. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ 10 кВ      11

6. ВИЗНАЧЕННЯ ДОПУСТИМОЇ ВТРАТИ НАПРУГИ                       12

7. ВИБІР ПЕРЕРІЗІВ ПРОВОДІВ ............................................................ 14

8. ПЕРЕВІРКА ПОВІТРЯНОЇ ЛІІЇ 0,38 кВ НА КОЛИВАННЯ НАПРУГИ  ПІД ЧАС ПУСКУ ПОТУЖНОГО ЕЛЕКТРОДВИГУНА.                     15

9. РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ                 16

10. ВИБІР АПАРАТУРИ 10 ТА 0,38 кВ .................................................. 20

11. РОЗРАХУНОК РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ ПОВІТРЯНОЇ ЛІНІЇ 10 кВ

За вказаним в завданні варіантом необхідно вибрати і представити на листі формату А1 в стандартному масштабі план населеного пункту (Додаток А), вибрати споживачі електричної енергії та їх навантаження (Додаток Б).

Розрахунок навантажень на вводах до споживачів ведеться паралельно для денного і вечірнього максимумів навантаження. Розрахункові навантаження (денне та вечірнє) на вводах у виробничі, побутові та комунальні приміщення приймаються із завдання, або згідно (1 с.30; 9 с.113 ) (якщо вони не наведені у завданні).

Коефіцієнт участі у денному максимумі побутового навантаження складає 0,3, а у вечірньому – 1,0 (для споживачів без електроплит) (1с.37).

1.1 Розрахунок навантажень для групи житлових будинків

Для групи житлових будинків навантаження вечірнього максимуму дорівнює:

(1)

де – кількість будинків у групі (визначається із завдання), шт.;

k_o – коефіцієнт одночасності (для будинків однієї групи) (1 с.38; 5 с.145; 9 с.118);

Р_о – розрахункове навантаження на вводі в житловий будинок (1 с.37; 5 с.140; 9 с. 115), Вт.

Навантаження денного максимуму групи житлових будинків дорівнює:

(2)

1.2Розрахунок потужності зовнішнього освітлення населеного пункту

Потужність зовнішнього освітлення населеного пункту визначається з виразу:

, (3)

де L – загальна довжина вулиць у населеному пункті, м;

N – кількість виробничих приміщень, шт.;

Р_{о вул.}, Р_{о nрим.} – нормативне навантаження зовнішнього освітлення, відповідно
на один погонний метр вулиці та на одне виробниче приміщення (1 с.38; 5 с.144; 9 с.115), кВт.

2 ВИЗНАЧЕННЯМІСЦЯ РОЗМІЩЕННЯ СПОЖИВЧИХ

ТРАНСФОРМАТОРНИХ ПІДСТАНЦІЙ

2.1 Розрахунок координат центра навантаження

Кількість споживчих трансформаторних підстанцій (ТП) у сільському населеному пункті залежить від реального розміщення окремих споживачів у населеному пункті, наявності споживачів першої категорії, сумарної потужності навантаження.

У курсовому проекті кількість ТП приймається згідно до завдання. Трансформаторну підстанцію, як правило, встановлюють у центрі навантажень зони її дії.

Координати центру навантажень визначають як:

 (4) , (5)

де Р_i – розрахункова потужність на вводі і-го споживача, кВт;

x_i, y_i – відстань до і-го споживача за координатними осями.

Масштаб та розміщення осей координат вибирають довільно.                       

Розрахунок центра навантаження ведеться за одним, денним або вечірнім, максимумом, для якого сумарне навантаження більше.

Розрахунок доцільно звести в таблицю.

Таблиця 1 – Розрахунок координат центру навантажень

№ споживача на плані	Найменування споживача	РД, кВт	РВ, кВт	x, см	y, см	P × x	P × y
1	2	3	4	5	6	7	8

Для електропостачання сільськогосподарських споживачів використовують комплектні трансформаторні підстанції (КТП) 10/0,4 кВ. Вибір типу КТП залежить від числа та розрахункової потужності трансформаторів, кількості споживачів та кількості ліній 0,4 кВ, що відходять від КТП (1 с.372; 5 с.157; 8 с.124).

2.2 Трасування повітряних ліній 0,38 кВ

Після визначення місця розміщення ТП вирішується питання про кількість ліній та трасу їх проходження (5 с.252). Для електропостачання населеного пункту потрібно прийняти, як правило, не більше 3-х ліній 0,38 кВ, що відходять від однієї ТП, а для потужних трансформаторних підстанцій (250 кВА і вище) – не більше 5 (5).

Для кожної лінії складають розрахункову схему, на якій показують споживачів, навантаження денного та вечірнього максимумів (Р_Д і Р_В), нумерацію розрахункових ділянок, їх довжину. Житлові будинки кількістю до 10 можна представити як одне навантаження. Розрахункові схеми припускається викреслювати без масштабу.

РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ 0,38 кВ

Розрахунок навантажень на окремих ділянках лінії 0,38 кВ залежить від характеру навантажень (1 с.38; 9 с. 116). Якщо навантаження не однорідні або не сумірні – розрахунок ведеться методом надбавок. Розрахунок починають з кінця лінії:

(6)

де  Р_б– більше з навантажень, кВт;

DР_м – надбавка від меншого навантаження (1 с.39; 9 с.116), кВт.

У курсовому проекті необхідно навести приклад розрахунку навантажень для ділянок однієї лінії. Розрахунок навантажень інших ліній можна представити у формі таблиці.

Таблиця 2 – Розрахунок навантажень ПЛ – 0,38 кВ

Ділянка лінії	Максимальне навантаження		Мінімальне навантаження		Надбавки		Розрахункове навантаження		Коефіцієнт  потужності		Повна розрахункова потужність
	РД, кВт	РВ, кВт	РД, кВт	РВ, кВт	Δ РД, кВт	Δ РВ, кВт	РРД, кВт	РРВ, кВт	Cos Д	Cos В	SРД, кВА	SРВ, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

Середньозважений коефіцієнт потужності на ділянках лінії з різнорідними навантаженнями визначається за формулою:

, (7)

де P_i– розрахункове навантаження (денне або вечірнє) i-го споживача, кВт;

cos j_i–коефіцієнт потужності i-го споживача (1 с.39; 9 с. 118).

Значення повних потужностей на ділянках лінії визначається із виразів:

 ;.(8)

4 ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ТА КІЛЬКОСТІ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

4.1 Визначення розрахункової потужності силових трансформаторів

Визначення розрахункової потужності силових трансформаторів одно, або двотрансформаторних підстанцій виконується методом надбавок шляхом підсумовування розрахункових активних потужностей на головних ділянках ліній 0,38 кВ, що відходять від підстанції (окремо денних та вечірніх). Потужність зовнішнього освітлення своїм повним розміром додається до сумарного вечірнього максимуму.

(9)

(10)

де Р_{РД лін. Б} , Р_{РВ лін. Б} – більше з розрахункових, відповідно денних та вечірніх, навантажень ліній, що відходять від підстанції, кВт;

,  – сума надбавок від менших розрахункових, відповідно денних та вечірніх, навантажень ліній, кВт.

Повна розрахункова потужність трансформатора (денна або вечірня) визначається через відповідний коефіцієнт потужності (1 c.39; 9 с. 118) за формулою (8).

За розрахункову приймається більша з двох (денна або вечірня) потужність трансформатора.

4.2 Вибір кількості та потужності силових трансформаторів

Вибір встановленої потужності трансформаторів одно та двотрансформаторних підстанцій виконується із умови їхньої роботи в нормальному режимі за економічними інтервалами навантажень

(11)

де  S_Pпід. – розрахункове навантаження підстанції, кВА;

– кількість трансформаторів, шт.;

 – мінімальна і максимальна межа економічного інтервалу навантаження трансформатора прийнятої номінальної потужності (Додаток Е), кВА.

Прийняті номінальні потужності трансформаторів перевіряються із умови їх роботи у нормальному режимі експлуатації за допустимими систематичними навантаженнями. Для забезпечення нормального режиму експлуатації підстанції вибрані номінальні потужності трансформаторів перевірять за співвідношенням:

, (12)

де S_Р, S_Н – відповідно, розрахункова і номінальна потужність трансформатора, кВА;

– кількість трансформаторів, шт.;

k_с – коефіцієнт допустимого систематичного перевантаження трансформатора.

, (13)

де k_cm– табличне значення коефіцієнта допустимого систематичного навантаження, яке відповідає табличній середньодобовій температурі (Додаток Е);

a – розрахунковий температурний градіент (Додаток Е), 1/⁰С;

t_n – середньодобова температура повітря (із завдання), ⁰С;

t_nm – середньодобова таблична температура повітря (Додаток Е), ⁰С.

ИХ ЛІНІЙ 10 кВ

Розрахунок навантажень виконується для лінії 10 кВ заданої конфігурації (Додаток В), згідно із варіантом завдання. Навантаження споживчих ТП 10/0,4 кВ та довжини ділянок лінії 10 кВ вказані, відповідно у додатку Г та додатку Д.

Розрахункові навантаження на ділянках ліній 10 кВ визначаються шляхом підсумовування навантажень (денних і вечірніх окремо) на вводах до споживчих ТП з урахуванням коефіцієнта одночасності:

,   , (14)

де k_о– коефіцієнт одночасності (1 с.42; 5 с.145; 9 с. 120);

Р_{Д i} і Р_{В i} – навантаження денного і вечірнього максимумів i-ї підстанції, кВт.

Для прикладу необхідно навести визначення розрахункових навантажень декількох ділянок повітряної лінії 10 кВ. Для інших ділянок лінії розрахунок навантажень бажано виконати в табличній формі.

Таблиця 3 – Розрахунок навантажень ПЛ–10 кВ

Ділянка	åРДi, кВт	åРВi, кВт	KO	РРДi, кВт	РРВi, кВт	cos jД	cos jВ	SРДі., кВА	SРВі, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

6 ВИЗНАЧЕННЯ ДОПУСТИМОЇ ВТРАТИ НАПРУГИ

Допустима втрата напруги в лініях 0,38 і 10 кВ визначається за відхиленням напруги у споживачів, яка повинна бути в межах ± 5 % від номінальної.

Загальна допустима втрата напруги під час 100 % навантаження дорівнює:

,          (15)

де  – відхилення напруги біля джерела живлення при 100 % навантаженні (для системи 35/10/0,4 кВ – на шинах 10 кВ підстанції 35/10 кВ), %;

 – допустиме відхилення напруги у споживача при 100 % навантаженні, %;

 – сума постійних та перемінних надбавок напруги трансформаторів, %;

 – сумарні втрати напруги в лініях та в трансформаторах при 100% навантаженні, %.

Одержану загальну допустиму втрату напруги необхідно розділити приблизно порівну між лініями мережі 10 і 0,38 кВ.

Відхилення напруги у найближчого до джерела живлення споживача при 25% навантаженні віддаленої ТП перевіряємо за виразом:

,(16)

де  – відхилення напруги біля джерела живлення при 25 % навантаженні, %;

 – сума постійних та перемінних надбавок напруги трансформаторів, %;

 – сумарні втрати напруги в лініях та в трансформаторах при 25% навантаженні, %.

Для розрахунку допустимої втрати напруги складається таблиця відхилень напруги (Таблиця 4) (8 с.66; 9 с. 88).

Приклад визначення допустимої втрати напруги в мережі.

Визначимо допустиму втрату напруги в мережі (Рисунок1). Будемо вважати, що РТП 35/10 кВ (джерело живлення) має пристрої автоматичного регулювання напруги під навантаженням (РПН). Це дає змогу підтримувати напругу на шинах 10 кВ в межах  = +5%,  = 0% (задається у завданні).

Рисунок 1 – Розрахункова схема мережі.

Таблиця 4 – Відхилення та втрати напруги на елементах системи

Елемент установки	Відхилення напруги, %
	Найбільш віддалена ТП (ВТП)		Проектована ТП (ПТП)
	100%	25%	100%	25%
Відхилення напруги на шинах 10 кВ	+5	0	+5	0
Лінія 10 кВ	–7	–1,7	–3	–0,75
Трансформатор 10/0,4 кВ
– постійна надбавка	+5	+5	+5	+5
– перемінна надбавка	+2,5	+2,5	0	0
– втрати	–4	–1	–4	–1
Лінія 0,38 кВ	–6,5	0	–8	0
Відхилення напруги у споживача	–5	4,8 < +5	–5	3,25 < +5

Для віддаленої ТП приймаємо надбавку трансформатора + 7,5 % (+5 – постійна; +2,5 – перемінна надбавка). Тоді сумарно допустима втрата напруги в мережах 10 і 0,38 кВ складе:

Загальна втрата напруги ділиться приблизно порівну між мережами 10 і 0,38 кВ.

Перевіримо відхилення напруги у найближчого споживача (точка А) при 25% навантаженні віддаленої ТП. Для цього будемо вважати, що втрата напруги в мережі 0,38 кВ дорівнює нулю –

Умова виконується.

За допустимою втратою напруги в лінії 10 кВ, яка дорівнює –7% (дивись таблицю 4), в пункті 7 проекту перевіряються вибрані перерізи проводів лінії 10 кВ. Дійсна втрата напруги в мережі, визначена шляхом розрахунків, має бути не більша заданої.

Після розрахунків ПЛ–10 кВ (пункт 7) визначається дійсна втрата напруги до проектованої ТП. Припустимо дійсна втрата напруги до даної ТП (дивись рисунок 1) в лінії 10 кВ складає – 3%. Значення втрати напруги підставляємо в третю колонку таблиці 4 і визначаємо допустиму втрату напруги в лініях 0,38 кВ проектної ТП. Для віддаленої ТП приймаємо надбавку трансформатора + 5 % (+5 – постійна; 0 – перемінна надбавка). Тоді допустима втрата напруги в мережі 0,38 кВ складе

Відхилення напруги в режимі мінімальних навантажень :

За допустимою втратою напруги в лінії 0,38 кВ проектованої ТП, яка дорівнює – 8% (Таблиця 4) в пункті 7 курсового проекту перевіряються вибранні перерізи проводів лінії 0,38 кВ. Дійсна втрата напруги в лінії 0,38 кВ, визначена шляхом розрахунків, має бути не більша заданої.

Вибір перерізів проводів в мережах 0,38 к і 10 кВ проводиться за найменшими приведеними річними затратами (3 с.27; 5 с.262; 8 с.77) з наступною їх перевіркою на допустиму втрату напруги.

Розрахунок ведеться для домінуючого (вечірнього або денного) максимуму навантаження на головних ділянках ліній.

Кожному значенню площини перерізу проводу відповідає інтервал навантажень (1 с.487; 3 с. 306; 5 с. 267; 9 с. 110) згідно з яким приведені витрати будуть мінімальні (Додаток К).

Проводи вибирають за еквівалентною потужністю:

(17)

де k_д – коефіцієнт динаміки зростання навантаження, для ліній що будуються
k_д = 0,7 (1 с. 41; 9 с. 120);

S_Р – розрахункове навантаження ділянки лінії, кВА.

Втрата напруги на розрахункових ділянках ліній визначається за формулою:

(18)

де  – питома втрата напруги (Додаток М) ( 9 с. 111), %/кВА×км;

 – довжина ділянки лінії, км.

Результати розрахунків доцільно звести у таблицю 5, окремо для ПЛ–10 кВ та ПЛ– 0,38 кВ.

Таблиця 5 – Вибір проводів ПЛ–10 кВ (0,38 кВ)